Bei einem Verfahren für die Umwandlung einer analogen Messanzeige in elektrische Signale wird der Drehwinkel des Zeigers einer analogen Anzeige berührungslos erfasst und in ein proportionales elektrisches Ausgangssignal gewandelt. Dies wird erreicht, indem eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit einem Hallsensor verwendet wird, der die magnetische Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung erfassen kann.
Die Erfindung betrifft einen Ferngeber für analoge Messgeräte, ein analoges Messgerät mit einem Drehwinkelgeber, sowie ein Verfahren für die Umwandlung einer analogen Messanzeige in elektrische Signale.
Auf dem Gebiet der Temperatur- und Druckmesstechnik ist die Verwendung von anlogen Messgeräten gebräuchlich.
Wenn diese analogen Messgeräte in eine Prozessüberwachung eingebunden werden sollen, so ist die Bereitstellung von elektrischen Signalen notwendig, welche die analoge Anzeige wiedergeben. Diese bedeutet, dass die analoge Anzeige der Messgröße in elektrische Signale umgewandelt werden muss.
Üblich ist beispielsweise die Umwandlung in ein normiertes analoges Ausgangssignal (etwa ein Einheitssignal) in einem Strombereich von 4..20 mA, einem Spannungsbereich von 0,5..3,5 V, oder einem bestimmten Frequenzbereich.
Davon abgesehen bieten auch einige der bekannten Messumwandler digitale Schnittstellen für den direkten Anschluss an digitale Steuerungssysteme.
Allerdings erfolgt bei vielen bekannten Messgeräten mit mechanischer Anzeige und elektrischen Ausgangssignalen der Abgriff über das Messelement. Dabei gestaltet sich der Zusammenbau wie auch die nachfolgende Kalibrierung sehr schwierig.
Zudem ergibt sich für die Umwandlung der analogen Anzeige in ein elektrisches Signal für den Stand der Technik generell das Problem, dass durch Reibung, eine Masse oder die Art der Ankopplung störende Einflüsse auf das elektrische Ausgangssignal ausgeübt werden können.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen.
So wird erfindungsgemäß ein Verfahren für die Umwandlung einer analogen Messanzeige in elektrische Signale bereitgestellt, bei dem der Drehwinkel des Zeigers einer analogen Anzeige berührungslos erfasst und in ein proportionales elektrisches Ausgangssignal gewandelt wird. Dies wird erreicht, indem erfindungsgemäß eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit einem Hallsensor verwendet wird, der die magnetische Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung erfassen kann.
Genauer umfasst des erfindungsgemäße Verfahren die Schritte: Positionieren einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung mit einem Hallsensor, der zur Erfassung einer magnetischen Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung eingerichtet ist, mit dem Hallsensor parallel zu der Drehebene und über der Drehachse eines Zeigers der analogen Drehanzeige eines Messgerätes, wobei der Zeiger einen Magneten trägt; Messen des Drehwinkels des Magneten durch die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor; und Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend dem Drehwinkel des Magneten.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Ferngeber für analoge Messgeräte bereitgestellt. Dieser umfasst eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit einem Hallsensor, der zur Erfassung einer magnetischen Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung eingerichtet ist; und einen Zeiger mit einem Magneten, wobei der Zeiger zur Verwendung in einer analogen Drehanzeige eines Messgerätes eingerichtet ist; und wobei die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor und der Zeiger mit dem Magneten so eingerichtet sind, dass die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor parallel zu der Drehebene und über der Drehachse des Zeigers angeordnet werden kann.
Unter dem Begriff "Geber" ist vorliegend eine Vorrichtung bezeichnet, die eine umgeformte Messgröße (aus-)gibt. Der Begriff "Ferngeber" deutet dabei lediglich die Eignung zum Herausführen der umgewandelten Messgröße ("in die Ferne") an.
Der Ferngeber ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf einer Sichtscheibe angebracht, die für den Einbau bzw. Anbau an ein Messgerät eingerichtet ist. Dabei können Anschlüsse zur Energieversorgung und/oder zum Abgriff der bereitgestellten elektrischen Signale durch die Sichtscheibe hindurch nach außen für einen Steckanschluss herausgeführt sein.
Diese Ausgestaltung ermöglicht die Bereitstellung einer von der Endmontage unabhängigen Baugruppe, welche sich für den Einbau bzw. Anbau an standardmäßig hergestellte Zeigermessgeräte eignet.
Das Messgerät kann dabei beispielsweise ein Manometer oder ein Thermometer sein.
Die Ausgänge für die elektrischen Signale können als Spannungs- und/oder Stromausgänge ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist die Einbindung von standardisierten Bussystemen bzw. Schnittstellen. Die Bussysteme können Lin, Lan, Can oder Profibus umfassen, während die Schnittstellen beispielsweise USB, RS232 oder RS485 umfassen können.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein analoges Messgerät mit einem Drehwinkelgeber bereitgestellt, wobei der Drehwinkelgeber nach dem erfindungsgemäßen Ferngeber ausgestaltet ist.
Das erfindungsgemäße Messgerät kann dabei so ausgestaltet sein, dass die anwendungsspezifische integrierte Schaltung innerhalb des Messgerätes angeordnet ist, und Ausgänge zur Bereitstellung von elektrischen Signalen bezüglich einer von Außen einsehbaren Drehwinkelanzeige nach hinten herausgeführt sind.
Den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ist gemein, dass sie unabhängig von den Positionen der mechanischen und elektrischen Eingänge sowie deren Messgrößen ist. Die erfindungsgemäße Lösung kann besonders vorteilhaft in einer Prozessüberwachung wie beispielsweise bei einer Wasserdruckanzeige oder in einer Heizungsanlage zur Anwendung kommen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Die nachstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung soll die Ausführung der Erfindung veranschaulichen und ist nicht dazu gedacht, ein auf die Ausführungsbeispiele beschränktes Verständnis der Erfindung zu vermitteln.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Druckmessgeräts mit Rohrfeder und elektrischem Ausgangssignal gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Bezugszeichen 11 bezeichnet dabei die Sichtscheibe des Druckmessgerätes, durch die eine Drehwinkelanzeige 13 unter dem mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Zeiger in Verbindung mit diesem abgelesen werden kann.
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet das Gehäuse des Druckmessgerätes, das eine Rohrfeder 15 als Teil des (mechanischen) Druckmesssystems enthält. Diese Elemente sind zur Veranschaulichung der Ausführung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, können jedoch auch durch im Erfindungssinne gleichwirkende Elemente ersetzt sein.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Leiterplatte, welche die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem zur Erfassung einer zu der Oberfläche der integrierten Schaltung parallelen magnetischen Flussdichte eingerichteten Hallsensor als Drehwinkelsensor aufweist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Drehwinkelsensor parallel zu der Drehebene des Zeigers 12 und über dessen Drehachse angeordnet.
Außerdem ist die Leiterplatte 16 mit dem Drehwinkelsensor auf der Innenseite der Sichtscheibe 11 angebracht. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind dabei die elektrischen Anschlüsse der Leiterplatte 16 durch die Sichtscheibe hindurch nach Außen herausgeführt, und mit einem Stecker 17 verbunden.
Als besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 2 die Baugruppe der Sichtscheibe nach Fig. 1, wobei eine zu Fig. 1 senkrechte Darstellung gewählt ist. Dabei sind dieselben Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen, und nicht noch einmal beschrieben.
Dieses zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine von der Endmontage unabhängige Baugruppe mit dem erfindungsgemäßen Ferngeber, welche sich für den Einbau bzw. Anbau an standardmäßig hergestellte Zeigermessgeräte eignet. Ein derartiger Anbau ist in Fig. 1 beispielhaft wiedergegeben.
Zu dieser Baugruppe gehört der Zeiger 12, welcher gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Permanentmagneten 31 versehen ist, wie dies in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist. Der Permanentmagnet 31 kann beispielsweise mit einem Haftmittel 32 an dem Zeiger 12 befestigt sein.
Die strichpunktierten Linien der Figuren 2, 3A und 3B deuten dabei an, dass die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor auf der Leiterplatte 16 und der Zeiger 12 mit dem Magneten 31 so eingerichtet sind, dass die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor parallel zu der Drehebene und über der Drehachse des Zeigers 12 angeordnet werden kann.
Die vorstehende Beschreibung umfasst somit ein Verfahren für die Umwandlung einer analogen Messanzeige in elektrische Signale, bei dem der Drehwinkel des Zeigers einer analogen Anzeige berührungslos erfasst und in ein proportionales elektrisches Ausgangssignal gewandelt wird. Dies wird erreicht, indem eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit einem Hallsensor verwendet wird, der die magnetische Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung erfassen kann. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: Positionieren einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung mit einem Hallsensor, der zur Erfassung einer magnetischen Flussdichte parallel zur Oberfläche der integrierten Schaltung eingerichtet ist, mit dem Hallsensor parallel zu der Drehebene und über der Drehachse eines Zeigers der analogen Drehanzeige eines Messgerätes, wobei der Zeiger einen Magneten trägt; Messen des Drehwinkels des Magneten durch die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem Hallsensor; und Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend dem Drehwinkel des Magneten.
Während vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben sind, ist dem Fachmann jedoch klar, dass viele Ausgestaltungen und Abwandlungen der Erfindung erfolgen können, ohne von dem durch die nachstehenden Patentansprüche definierten Erfindungsbereich abzuweichen. Derartige Ausgestaltungen und Abwandlungen sind vielmehr als von der Erfindung umfasst zu verstehen.